Какво е черна дупка в космоса: смъртоносен капан или проява на многообразието на Вселената?

Вероятно нито едно явление в астрономията или космогонията не е придобило толкова широка популярност сред читателите като понятието „черни дупки“. Човек може да има минимални познания за далечния Космос, но трябва да е чувал, че някъде в междузвездното пространство има ужасни и мистериозни обекти, наречени „черни дупки“. За тях са посветени стотици статии и десетки книги, които са съставили истинска „астрономическа измислица“. С всичко това, само малък брой хора са способни ясно да обяснят какво е черна дупка в Космоса, колкото и да е странно.

История на изданието

Днес е невъзможно да се повярва в това, но идеята, че във Вселената могат да съществуват „черни звезди“, е изразена за първи път от Джон Мишел през 1784 г.! По това време например Европа все още не беше чула нищо за Наполеон.!

Мишел предполага, че човек може да си представи масивно небесно тяло с малък размер (и съответно с огромна плътност), притежаващо такава мощна сила на привличане, че дори фотоните светлина не могат да излязат от повърхността му навън. Такъв обект би изглеждал на външен наблюдател като вечна и абсолютна тъмнина.

Идеите на скромния Мишел не намериха отзвук сред съвременниците му, но най-известният астроном и математик от онова време Пиер-Симон Лаплас насочи вниманието към тях. Той ги обсъжда в една от своите творби, благодарение на която те стават „широко известни в тесните кръгове“.

Тези теоретични съображения обаче не са спечелили широка популярност. Те не могат да бъдат интерпретирани в рамките на тогавашната властваща нютонова физика на небесните тела. И едва през първата четвърт на XX век, когато гениалният Алберт Айнщайн разработи основните разпоредби на общата теория на относителността, идеята за черните дупки придоби своя „втори вятър“.

Трябва да кажа, че самият Айнщайн не е вярвал в съществуването на такива небесни обекти. Той смята, че заключението за колапсарите е чисто теоретично, без реалното му потвърждение. Истинският „баща“ на черните дупки беше германският физик-теоретик Карл Шварцшилд. Използвайки работата на Айнщайн, през 1915 г. той изчислява основните им физични свойства. Интересно е, че в същото време той също вярваше, че такива удивителни обекти едва ли ще могат да се образуват в действителност.

Портрет на "загадъчен и ужасен"

И така, какви са черните дупки, какви са техните отличителни свойства? Природата на това явление е невероятно сложна, не е напълно разбрана от съвременната наука. Колкото по-трудно е да се каже на достъпен език.

Феноменът на черните дупки е пряко свързан с понятието за пространство и време. По принцип относителността тези физически понятия се разглеждат в единство и са тясно свързани с проблемите на гравитацията. В тази теория гравитацията е като опънат батут. Небесните тела са разположени върху гладката и еластична повърхност, като тежки топки. Всяка от тези топки леко огъва нашия „батут“ - единично пространство-време, образувайки в него някаква фуния.

Колкото по-тежък е небесният обект, толкова по-дълбока фуния той го бута около него. Други, по-малки, влизайки в тази фуния, започват да се движат по стените й, неспособни да се „разточат“ навън. Казваме в този случай - едно небесно тяло е привлякло друго.

Но ако си представим, че небесно тяло става все по-тежко, то огъва „батута“ под него все по-дълбоко и по-дълбоко. Фунията става много тясна, дълбока, наподобяваща по-скоро гърлото на бутилка. При определени обстоятелства тя става толкова тънка и дълга, че буквално рухва. Небесно тяло, което е прокарало такава фуния, става невидимо и всички тела в близост до него са завинаги „запечатани“ вътре в гравитационната фуния. И дори частици светлина - фотони, както Мишел посочи по негово време, не могат да напуснат повърхността на такова тяло. Така се ражда „черна дупка“.

Някои характеристики на черните дупки

Ясно е, че за раждането на такъв обект той трябва да има невероятна плътност. Всъщност, теоретично, всяко тяло във Вселената може да бъде превърнато в черна дупка, дори нашата Земя. Вярно е, че за това ще трябва да бъде компресиран до размера на лешник! По правило такива малки небесни обекти не могат да се свият до такива граници, поради което учените различават само два начина за образуване на черни дупки:

Компресия (колапс) на големи звезди, изразходвали ядреното си гориво. Оттук и споменатото име - колапсари. За да се срути една звезда в черна дупка, нейната първоначална маса трябва да бъде няколко десетки пъти масата на Слънцето.
Компресия (колапс) на огромни маси междузвезден прах и звездни клъстери, съществуващи в самия център на всяка галактика. Това създава специални черни дупки, наречени супермасивни. Сега сред учените все повече се разпространява мнението, че в центъра на всяка без изключение е разположена свръхмасивна черна дупка с тегло няколко милиона слънчеви маси.

Не е възможно да се опишат всички свойства на черните дупки. Във всеки случай това може да се направи само до определен радиус, наречен „хоризонт на събитията“ или „радиус на Шварцшилд“. Ако някое тяло пресече този радиус, като се приближи до черната дупка и се скрие зад хоризонта на събитията, времето за него сякаш спира и масата се увеличава до безкрайност.

Централната точка на черната дупка се нарича точка на сингулярността. Съвременната наука не е в състояние да опише процесите, протичащи в толкова малък обем при такива чудовищни плътности на материята и нива на гравитация.

Наблюдението на черните дупки е трудно, защото те са невидими! Никакъв вид радиация не е в състояние да премине хоризонта на събитията и по този начин да донесе поне малко информация. Обикновено черните дупки се откриват косвено. Например, те огъват светлината, преминаваща близо до тях, а също така излъчват невероятно мощни рентгенови лъчи. Техният източник е разрушаването (натрупването) на веществото, което черната звезда успя да улови със своята мощна гравитация.

Не мислете, че черните дупки изпълняват само разрушителни функции. По-специално, вече е доказано, че тяхното мощно лъчение загрява междугалактическия газ, предотвратявайки охлаждането му. Ако това не се случи, в продължение на милиарди години то постепенно ще се превърне в звезди и това би било съвсем различна вселена.

Изучавайки какво е черна дупка в Космоса, астрономите и физиците научават много за свойствата на нашия свят, постепенно се научават да разкриват невероятното му разнообразие.